綠色快速修井技術(shù)在青海油田的應(yīng)用

袁得芳 張久文 劉宏偉

（中國(guó)石油青海油田井下作業(yè)公司）

綠色快速修井技術(shù)在青海油田的應(yīng)用

袁得芳 張久文 劉宏偉

（中國(guó)石油青海油田井下作業(yè)公司）

青海油田針對(duì)修井過(guò)程所產(chǎn)生的落地油、油砂、洗井液、壓裂液、廢氣排放等出現(xiàn)的環(huán)境污染問(wèn)題，積極推廣應(yīng)用防污染的新設(shè)備、新工具、新工藝，實(shí)現(xiàn)高速高效的施工作業(yè)。文章對(duì)青海油田井下作業(yè)過(guò)程污染源進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)設(shè)備、工具、工藝的開(kāi)發(fā)和利用，實(shí)施綠色快速修井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了最小的環(huán)境污染和提速提效的作業(yè)方式。

青海油田；修井技術(shù)；環(huán)境保護(hù)

0 引 言

在油氣田生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，特別是在“三高”油氣井和老油田中后期的開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程中，修井工序措施繁多，工藝復(fù)雜。由于設(shè)備老化陳舊，工藝技術(shù)落后，管理失控等諸多因素影響，修井過(guò)程所產(chǎn)生的落地油、油砂、洗井液、壓裂液和廢氣排放等對(duì)環(huán)境污染非常嚴(yán)重。青海油田井下作業(yè)公司針對(duì)油水井修井施工作業(yè)造成的污染，進(jìn)行了革新，積極推廣應(yīng)用防污染的新設(shè)備、新工具、新工藝，取得了很好的防污和提速作業(yè)效果，使油田修井技術(shù)作業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)了綠色快速生產(chǎn)［1-3］。

1 修井過(guò)程的污染源

1.1 高能耗和高噪聲

目前，國(guó)內(nèi)各大油田普遍采用以柴油動(dòng)力為主的修井設(shè)備，主要有修井機(jī)、泥漿泵、壓裂車、制氮車、連續(xù)油管車等，這些設(shè)備能耗高、噪聲大，輸出的功率扭矩越大耗能越多，隨之排出的CO2廢氣也越多。經(jīng)測(cè)試一臺(tái)普通的修井機(jī)在正常負(fù)荷作業(yè)的時(shí)候，平均消耗柴油約為41.74 t／a，折合人民幣31.13萬(wàn)元／a，折合碳排放量為146.41 t／a，產(chǎn)生的噪聲可達(dá)95 d B（A）以上。對(duì)空氣環(huán)境造成污染的同時(shí)又產(chǎn)生噪聲污染。

1.2 井口落地油砂

在起油管桿過(guò)程中管內(nèi)油氣上串噴出，起出的油管桿從空中向下淋油，對(duì)抽油機(jī)、井架和井口操作人員及地面環(huán)境造成污染；起出的油管桿在井場(chǎng)地面清洗，清洗污水造成土壤污染；試油抽吸作業(yè)時(shí)，抽吸鋼絲繩快速的上下運(yùn)動(dòng)，油污帶出地面，對(duì)井場(chǎng)和設(shè)備造成污染。

1.3 沖砂液、壓裂液

在對(duì)油水井進(jìn)行修井作業(yè)時(shí)，洗井、沖砂、鉆磨、壓裂酸化等施工工藝排出的殘液，部分排放到地面，具有刺鼻氣味和腐蝕性。

1.4 井內(nèi)液體對(duì)油層的侵害

油田新井投產(chǎn)時(shí)，射孔作業(yè)必須保證井內(nèi)有足夠的液柱壓力，一般都使用泥漿，在射孔后巖井內(nèi)泥漿未及時(shí)排出，對(duì)油層長(zhǎng)期浸泡，泥漿中黏土顆粒和固相物體造成油層空隙堵塞。酸化壓裂液體未及時(shí)返排，酸液進(jìn)入地層后，與地層中的瀝青、樹(shù)脂、蠟、高分子碳?xì)浠衔锏劝l(fā)生反應(yīng)，極易形成膠狀體，造成油層孔隙堵塞。

2 綠色快速修井技術(shù)

綠色快速修井技術(shù)是油田井下作業(yè)一種全新的發(fā)展模式，它借助于各種有關(guān)井下作業(yè)的理論與技術(shù)，在生產(chǎn)作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施預(yù)防措施，是將生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程與環(huán)保緊密結(jié)合的污染防治措施。綠色快速修井技術(shù)著眼于利用綠色清潔的能源產(chǎn)品、先進(jìn)的設(shè)備工具、整合優(yōu)化的工藝、快速的作業(yè)過(guò)程，最終目的是從整體優(yōu)化出發(fā)對(duì)井下生產(chǎn)的全過(guò)程不斷采取綜合性、預(yù)防性措施，以提高設(shè)備工具和能源的利用率，減少以及消除廢物的生產(chǎn)和排放，降低生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)資源的過(guò)度使用以及對(duì)人員和環(huán)境造成的風(fēng)險(xiǎn)［4-5］。

2.1 清潔能源利用

開(kāi)發(fā)研制以電代油、以氣代油的綠色混合動(dòng)力為主的修井設(shè)備，根治設(shè)備的高能耗、高污染、高噪聲。自2008年開(kāi)始，井下作業(yè)公司經(jīng)過(guò)對(duì)XJ-250／XJ-350修井機(jī)和電控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的上千次試驗(yàn)結(jié)合，修井機(jī)臺(tái)上電動(dòng)驅(qū)動(dòng)作業(yè)與臺(tái)下柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)行走的有機(jī)結(jié)合方面獲得了成功，2013年已形成成熟的電動(dòng)技術(shù)，并逐步擴(kuò)大該技術(shù)的推廣應(yīng)用。從發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力作業(yè)發(fā)展為變頻電機(jī)提供動(dòng)力作業(yè)，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的消耗，單機(jī)年能耗費(fèi)用同比下降70%，單機(jī)年維修成本下降40%，同時(shí)作業(yè)無(wú)排放、無(wú)噪聲，提高了作業(yè)設(shè)備的綠色環(huán)保性。

2.2 工藝優(yōu)化整合

常規(guī)的沖砂和撈砂工藝施工周期長(zhǎng)，油層受沖砂液浸泡時(shí)間長(zhǎng)，稍有不慎就會(huì)造成砂卡，沖砂過(guò)程返出大量沖砂液污染井口和場(chǎng)地。井下作業(yè)公司改進(jìn)了沖砂方式，使用管內(nèi)連續(xù)沖砂工具懸掛在常規(guī)油管管腳，通過(guò)重力與水壓的作用使油管內(nèi)的沖砂管隨著砂面的降低，向下一次性完成沖砂作業(yè)，工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)化，井口場(chǎng)地干凈整潔，減少?zèng)_砂液對(duì)地層的污染，提高了施工效率。

2.3 利用車載鋼絲繩作業(yè)

對(duì)老舊設(shè)備進(jìn)行改造，利用車載鋼絲繩替代油管進(jìn)行通井、打鉛印、強(qiáng)磁打撈等作業(yè)方式，相對(duì)起下油管作業(yè)對(duì)環(huán)境造成的污染較小。鋼絲繩起下的連續(xù)性不僅可以縮短施工周期，同時(shí)也降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約施工成本。例如：井下作業(yè)公司將淘汰的2臺(tái)通井機(jī)進(jìn)行大修，Φ10.3 mm鋼絲繩更換為Φ14 mm，抗拉強(qiáng)度增加到170 kg／mm2。在油砂山和躍進(jìn)II號(hào)油區(qū)的30多口大修井作業(yè)中，替代了起下油管。

2.4 推廣井口機(jī)械設(shè)備

◆油管舉升機(jī) 該專用工具是針對(duì)高井口條件下，抬舉運(yùn)送油管困難，管柱上油污對(duì)作業(yè)人員影響大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全難以保證等問(wèn)題而設(shè)計(jì)研制的。采用液壓裝置通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)舉升，傳送管柱到指定井口工作位置，工作臺(tái)面可作為管柱活動(dòng)滑道，起下過(guò)程中直接接送管柱，實(shí)現(xiàn)機(jī)器舉升往返接送等工作。

◆遠(yuǎn)程控制式液壓鉗裝置 利用有反扭矩功能的懸掛裝置將液壓鉗懸掛，安裝在具有推送和升高功能的固定支架上，操作液壓手柄開(kāi)關(guān)或遙控器，實(shí)現(xiàn)控制液壓鉗升降、自動(dòng)上卸扣等功能。

◆氣動(dòng)卡瓦 研制出現(xiàn)的時(shí)間很早，但由于客觀原因或人為心理因素的影響，一直以來(lái)沒(méi)有推廣應(yīng)用，該工具可以替代井口操作人員打扣吊卡，規(guī)范崗位人員的操作習(xí)慣，推廣應(yīng)用42臺(tái)，效果顯著。

2.5 井口清蠟刮油裝置

由壓蓋、手柄、鎖緊帽、壓環(huán)、環(huán)形膠皮、殼體和接頭等組成，油桿通過(guò)裝置時(shí)，經(jīng)過(guò)四層刮削皮碗的刮削，附著在桿柱上的原油和蠟質(zhì)被清理干凈。油桿接箍、扶正防脫器等大直徑工具通過(guò)裝置時(shí)，環(huán)形皮碗產(chǎn)生塑性變形張開(kāi)，再依靠自身彈性復(fù)位。其安裝拆卸簡(jiǎn)單快速，完全能滿足起油桿過(guò)程中清油刮蠟的要求。

2.6 集中管柱油污清潔處理

針對(duì)從井內(nèi)起出的油管桿在場(chǎng)地清洗造成污染的問(wèn)題，修建了高溫清洗車間，成立了專業(yè)的運(yùn)輸配送清洗隊(duì)伍，集中運(yùn)送到車間清理后再配送到現(xiàn)場(chǎng)。替代了在施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)利用蒸汽車輛清洗的方式，保證了入井管柱的質(zhì)量。

2.7 連續(xù)油管車快速排液技術(shù)

利用連續(xù)油管車替代修井機(jī)的氣舉、排液、熱洗、解堵、酸化、沖砂、通井、刮削、替泥漿等常規(guī)工藝，將諸如沖砂、通井等合并整合為一體化一次性作業(yè)工藝，加快了井內(nèi)作業(yè)液體的排放，尤其是在酸化壓裂井，效果尤為明顯。聚合后減少了對(duì)油氣層的損害，起到了保護(hù)油氣產(chǎn)層，提高油氣采收率的目的。例如：自2011年在昆北油田開(kāi)展連續(xù)油管快速投產(chǎn)一體化以來(lái)，截至2013年10月，成功應(yīng)用150口井次，主要工序包括試壓、替泥漿、通井、沖砂、刮削一體化，較常規(guī)作業(yè)節(jié)約30～35 h，有效提高了特種設(shè)備的利用率，探索出了新的連續(xù)油管作業(yè)模式。目前，油田正在試驗(yàn)開(kāi)發(fā)連續(xù)油管射孔、壓裂、酸化等替代常規(guī)作業(yè)的工藝技術(shù)。

3 結(jié)論與建議

青海油田井下作業(yè)公司多年來(lái)通過(guò)對(duì)設(shè)備、工具、工藝的開(kāi)發(fā)和利用，形成了密閉沖砂、井口清潔、工藝優(yōu)化、集中回收等一整套高效作業(yè)的清潔生產(chǎn)技術(shù)，從根本上降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了高速高效作業(yè)的目的。同時(shí)降低了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)踐表明，隨著油田勘探開(kāi)發(fā)的需要，只有采用先進(jìn)技術(shù)，提高井下作業(yè)設(shè)備、工藝、工具的水平，在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，才能達(dá)到保護(hù)環(huán)境、改善工作條件、高速高效施工作業(yè)的目的。建議從以下幾方面著手：

◆倡導(dǎo)設(shè)備利用清潔能源，開(kāi)發(fā)油田天然氣優(yōu)勢(shì)資源，從根本上降低能耗，減少排放，改善工作環(huán)境。

◆提高井口作業(yè)設(shè)備的機(jī)械應(yīng)用，特別是開(kāi)發(fā)工控一體化的施工作業(yè)設(shè)備，如實(shí)現(xiàn)管柱在場(chǎng)地、鉆臺(tái)、二層臺(tái)的自動(dòng)擺排，自動(dòng)開(kāi)關(guān)吊卡、自動(dòng)起下管柱設(shè)備的研發(fā)。

◆研制清潔高效的工具，在前期的生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行預(yù)防，比先污染后治理的方式有效。

◆提高特殊作業(yè)設(shè)備的利用率，拓展新工藝，整合優(yōu)化老工藝，實(shí)現(xiàn)快速高效的作業(yè)方式，保護(hù)油氣產(chǎn)層［6］。

［1］ 徐弘，倪昌.清潔生產(chǎn)在石油鉆探行業(yè)中的應(yīng)用［J］.新疆環(huán)境保護(hù)，2009，18（1）：14-16.

［2］ 安明哲，郭文利，黃寶坤.環(huán)保修井作業(yè)配套技術(shù)研究［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2010，20（5）：50-51.

［3］ 陳云華，韓力，齊勝武.淺談清潔生產(chǎn)在井下作業(yè)施工中的應(yīng)用［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2009，19（增刊1）：10-13.

［4］ 欒玉湖.綠色修井技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2003，13（4）：15-16.

［5］ 李國(guó)田.綠色環(huán)保修井作業(yè)配套裝置的研究與應(yīng)用［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2013，23（2）：34-35.

［6］ 師成燦，陳微熙，袁得芳.修井機(jī)油改電節(jié)能減排效果分析［J］.節(jié)能與環(huán)保，2013，10（7）：20-22.

1005-3158（2014）03-0005-02

2013-05-29）

（編輯 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.03.002

袁得芳，2009年畢業(yè)于江蘇工業(yè)學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)在中國(guó)石油青海油田井下作業(yè)公司從事井下作業(yè)工藝工具研發(fā)工作。通信地址：青海省海西州茫崖鎮(zhèn)井下作業(yè)公司研發(fā)中心，816400